PCB板载AA电池安装固定结构设计

　　在手持通讯终端、小型传感采集节点、低功耗物联网通讯模块这类需要板载备用电源的产品设计中，AA规格干电池的板载固定结构一直是结构工程师需要反复打磨的细节，很多新手设计师容易忽略安装边界、接触可靠性与PCB布局的匹配问题，导致后期打样出现电池装不进、接触不良、焊接后干涉周边元件的问题。这个结构设计首先从实际应用场景出发，适配常规AA电池的外形公差，常规AA电池的外径在13.8mm到14.5mm之间，长度在49.2mm到50.5mm之间，固定座的卡扣位置特意预留了0.3mm的弹性余量，既不会因为电池尺寸公差导致装卡过紧拆换困难，也不会因为间隙过大在设备受振动时出现电池移位、接触断电的问题。接触弹片的设计采用了折弯式磷铜片结构，

　　正极端的弹片预留了1.2mm的压缩行程，负极端采用窝型接触点，能够适配电池端面的不同平整度，避免因为电池生产过程中的端面公差导致接触电阻过大的问题，弹片的焊脚宽度设计为2.5mm，刚好适配常规PCB板的2.54mm网格布局，焊盘位置距离电池本体的安全距离留足了1.5mm，避免焊接时焊锡溢出接触电池外壳造成短路。安装边界方面，整个电池座在PCB板上的投影尺寸控制在长58mm、宽16mm的范围内，高度方向从PCB板面到电池顶部的距离为15mm，设计师在建模时特意做了周边元件的干涉检查，在电池座周边3mm范围内不布置高度超过5mm的直插元件，避免电池安装时和周边电容、接插件产生干涉。固定卡扣的材质选用和常规SMT工艺兼容的耐高温尼龙，

　　能够过260度的回流焊温度，不需要后期手工组装，直接可以随PCB板一起过炉焊接，减少生产组装的工序。从设计思路上，这个结构没有采用市面上通用的插件式电池座的方正外形，而是顺着电池的圆柱外形做了弧形的承托结构，两个侧边的卡扣分别布置在电池长度方向的1/4和3/4位置，这个位置的卡持力最均匀，不会因为单点卡持导致电池翘起，同时卡扣的顶部做了1mm的导向斜边，装换电池的时候不需要精准对位，顺着斜边就能把电池滑进卡座里，适合现场没有辅助工具的情况下快速更换电池。在通讯类产品的实际使用中，很多设备会在户外有振动、高低温变化的场景，这个结构的弹片接触压力设计在1.2N到1.8N之间，按照行业标准的振动测试条件，

　　10-2000Hz的扫频振动下不会出现接触瞬断的问题，同时塑料卡座的壁厚设计为1.2mm，在-40度到85度的工作温度范围内不会出现脆裂、变形的问题。另外考虑到PCB布线的便利性，两个接触弹片的焊脚分别引出到电池座的同一侧，间距为20mm，方便电源线走表层布线，不需要打过孔换层，也减少了电源回路的走线长度，降低电源纹波干扰，对于通讯类的射频电路来说，更短的电源回路能够有效减少电池供电线路上的射频干扰，提升通讯模块的接收灵敏度。很多工程师在做板载电池结构的时候容易忽略电池的排气空间，这个设计在电池的正极端特意留了0.5mm的透气间隙，避免电池因为过放产生微量气体的时候，内部压力无法释放导致电池鼓胀顶坏周边元件。整个结构的建模过程中，所有的安装尺寸都和PCB封装做了关联，导出的STEP文件可以直接导入PCB设计软件做3D布局检查，不需要设计师重新核对安装孔位和焊盘位置，减少结构和硬件设计之间的对接误差。